镜头检测方法与流程

本发明关于一种镜头检测方法，尤其关于一种镜头检测方法其具有能够动态地修正图像变形(distortion)的功能。

背景技术：

光学解晰调变转换函数(modulation transfer function，MTF)已为现今市面上评估一个光学元件或光学系统的光学品质的一个常用指标，举例来说，通过检视一镜头在某一区域所具有的光学解晰调变函数于各空间频率的反应(即为光学空间频率反应(SFR))，便可得知该镜头在该区域对于各空间频率(线密度)的解析度。

请参阅图1，图1为说明了运用测试图样100进行SFR量测的流程图。如图1所示，测试图样100具有一黑白边缘，而SFR的量测包含有下列步骤：首先，将经由待测图像模组取得测试图样100的图像；接着系统会对图像加以分析，并找出图像中的亮度分布(如图1所示的边缘分布函数(edge spread function))，并且将其进行偏微分，即由边缘分布函数(Edge Spread Function)转换为线分布函数(line spread function)，最后再对线分布函数进行快速傅里叶转换(FFT)，以产生前述的光学解析空间频率反应(即为图1中光学解晰调变转换函数对于空间频率的图形)。空间频率的单位为：线对/毫米(lp/mm)。

图2显示现有用以检测镜头的光箱的示意图。请参照图2，光箱10包含一光源113、至少一图像传感器114、一主机115、一测试图样100及一镜头117。为检测镜头117的不同特性，可以使用不同的测试图样100。进行检测时，来自光源113的光线照射至测试图样100后，穿通过镜头117再照射至图像传感器114。图像传感器114撷取对应测试图样100的一图案图像并传送至主机115，再利用主机115对该被撷取到的图案图像进行分析，求得例如解析度、光电转换函数(OECF；Opto-electronic conversion function)、灰阶度、光学调制函数(modulation transfer function,MTF)、或光学空间频率反应(spatial frequency responses)等等信息。

如图2所示，由于测试图样100包含图样101及图样102，因此所撷取的图像会包含图像111及图像112，其中图样101为轴心(on axis)的图样；而图样102为边缘(off axis)的图样。图3显示发生光学变形现象时的图案图像的示意图。如图3所示，当待测镜头117有所谓的光学变形(Optical Distortion)的问题时，会在撷取图像155的边缘部分会发生变形。再请参照图2，当待测镜头117有所谓的光学变形的问题时，在图样101及图样102的宽度相同的情况下，撷取图像11及撷取图像112的宽度会因变形而相异，以图2为例，撷取图像112的宽度小于撷取图像111的宽度。因此，该待测镜头117在边缘的空间频率及光学倍率会失真。

然而，当因为光学变形，而误判边缘的频率时，其所对应的MTF势必也会错误。因此，需要一种能够解决光学变形所造成的MTF量测误差的问题。

技术实现要素：

本发明提供一种镜头检测方法，解决现有技术中由于光学变形所造成的MTF量测误差的问题。

依本发明一实施例，提供一种镜头检测方法，其具有能够动态地修正图像变形(distortion)的功能。镜头检测方法适用于一光箱中，以利用一测试图样检测一镜头，光箱包含一第一图像传感器及一第二图像传感器，第一图像传感器置设于镜头的第一视场，而该第二图像传感器置于镜头的一预定角度的第二视场。该方法包含以下步骤：利用位于该镜头的一预定角度的该第二视场的该第二图像传感器，取得该测试图样的一边缘图样的一第二图像，并利用该第二图像的一第二部分求得该镜头的该第一视场及该第二视场间的变化量；利用该第二图像的一第一部分，以及该第一视场及该第二视场间的变化量求得该预定角度的修正MTF值。

于一实施例中，利用位于该镜头的该第一视场的该第一图像传感器，取得该测试图样的一中心图样的第一图像，并利用该第一图像的一第二部分求得该镜头的该第一视场的倍率。

于一实施例中，该利用该第二图像的一第二部分求得该镜头的该第一视场及该第二视场间的变化量的步骤包含以下步骤：利用该第二图像的该第二部分求得该镜头的该第二视场的倍率；依据该第一视场的倍率及该第二视场的倍率，求得该第一视场及该第二视场间的倍率的变化量。

于一实施例中，该利用该第二图像的一第一部分，以及该第一视场及该第二视场间的变化量求得该预定角度的修正MTF值的步骤包含：利用该第二图像的该第一部分求得该预定角度的频率，并利用该频率；以及该第一视场及该第二视场间的倍率的变化量，来求得一修正后频率，并依据该修正后频率来求得该修正MTF值。

于一实施例中，该测试图样包含：一中心图样及一边缘图样。中心图样用以供第一图像传感器取得第一图像。该边缘图样，用以供该第二图像传感器取得该第二图像。

于一实施例中，该边缘图样包含：一测试用图案及一校正用图案。测试用图案，对应于该第二图像的该第一部分。校正用图案，对应于该第二图像的该第二部分。

于一实施例中，校正用图案为一可辨识图形，可辨识图形包含有多个具有规律且具一定大小比例的可测试图样。

依据本发明一实施例的镜头检测方法，能够修正因图像变形而造成的MTF的量测误差，因此能够避免MTF量测误差的问题。

附图说明

图1为说明了运用测试图样进行SFR量测的流程图。

图2显示现有用以检测镜头的光箱的示意图。

图3显示发生光学变形现象时的图案图像的示意图。

图4A显示本发明一实施例的图像传感器的位置配置图。

图4B显示本发明一实施例的测试图样200的示意图。

图5显示依据本发明一实施例的镜头检测方法的流程图。

图6显示镜头的预定角度的视场的SFR曲线的示意图。

符号说明：

10 光箱

100 测试图样

101 图样

102 图样

111 撷取图像

112 撷取图像

113 光源

114 图像传感器

115 主机

117 镜头

141 第一图像传感器

142 第二图像传感器

155 撷取图像

200 测试图样

201 中心图样

202 边缘图样

210 测试用图案

211 测试用图案

220 校正用图案

222 校正用图案

具体实施方式

图4A显示本发明一实施例的多个图像传感器的位置配置图。如图4A所示，本发明一实施例中，于镜头117的轴心的上方设置有一第一图像传感器141；并且于投影图像的边缘设置有多个第二图像传感器142。亦即，第一图像传感器141以及该些第二图像传感器142分别置于相异的视场，其中第一图像传感器141置于中心视场(例如0F)；而该些第二图像传感器142置于需检测的角度的视场(例如0.5F、0.7F或1F等)。

图4B显示本发明一实施例的测试图样200的示意图。如图4B所示，测试图样200包含中心图样201及边缘图样202。边缘图样202包含一测试用图案210及一校正用图案220。于一实施例中，中心图样201包含一测试用图案211及一校正用图案222。应了解的是，本发明不限定中心图样201应包含校正用图案222，为了简化起见，可以省略校正用图案222的图样。此时，可以依镜头117的设计，预先设定一倍率，当作中心视角的倍率。此外，本发明亦不限定校正用图案220或校正用图案222的图形，其可以为能够确认变形状况的可辨识图形。该可辨识图形包含多个如线、点、圆、方形或是网格的有规律且具一定大小比例的可测试图样。于一实施例中，该些可测试图样可以设置 在测试图样200的中心图样201及边缘图样202的边缘。

测试频率(lp/mm)一般而言是指像端(image plane)的频率(亦即校正用图案的频率)，在逆投影式架构下实际为物端(object plane)的频率(亦即对应校正用图案的第一图像的频率)乘以倍率。于现有技术中，为求简单且方便进行设计及运算，会使用中心视场(On axis)的倍率及频率代表所有视角(Off axis)的频率。然而，当待测镜头发生所谓光学变形(Optical Distorion)，亦即B_{On axis}/A≠B_{Off axis}/A(将于后述)时，在其他视角(Off axis)的倍率和频率会失真，而当误判其他视角(Off axis)的频率时，所求得的MTF值也是错误的。以下将详细说明修正方式。

图5显示依据本发明一实施例的镜头检测方法的流程图。图6显示镜头的预定角度的视场的SFR曲线的示意图。如图5所示，本发明一实施例的镜头检测方法，适用于一光箱10中，以利用一测试图样200检测一镜头117，该光箱10包含一第一图像传感器141及至少一第二图像传感器142，该第一图像传感器置141设于镜头117的中心视场，而该第二图像传感器142置于镜头117的至少一预定角度的视场，该方法包含以下步骤。

步骤S02：利用位于镜头117的中心视场的第一图像传感器141，取得一测试图样200的一中心图样201的第一图像，并利用第一图像的一第二部分求得镜头117的中心视场的倍率。于一实施例中，中心图样201也可以包含有一校正用图案222，其可以为多个格子所构成。并且，步骤S02还包含利用对应于中心图样201的校正用图案222的第一图像的第二部分，计算格子的大小及放大倍率，求得中心图样201的校正用图案222的中心视场的放大倍率。举例而言，校正用图案222的格子的大小为在水平方向及垂直方向为已知的Ah及Av，而校正用图案222的第一图像中格子的大小在水平方向为B_{(On axis,h)}而垂直方向为B_{(On axis,v)}；其放大倍率在水平方向为B_{(On axis,h)}/Ah而垂直方向为B_{(On axis,v)}/Av。于一实施例中，步骤S02还包含以一预设倍率当作中心视场的倍率B_{On axis}/A(省略了方向上的表示)。应了解的是，由于水平方向和垂直方向的计算方法大致相同，因此为求简便说明，以下依情况会省略方向的标示。

步骤S04：利用位于镜头117的一预定角度的视场(Off axis，离心视场)的至少一第二图像传感器142，取得一测试图样200的一边缘图样202的一第二图像，于一实施例中，第二图像的一第一部分对应于测试用图案210，而第二图像的一第二部分对应于校正用图案220，并且，利用该第二图像的第二部分求得该预定角度的倍率，并 求得中心视场及其他视场(边缘视场)间倍率的变化量。

关于利用该第二图像的第二部分求得该预定角度的倍率的方式，详细说明如下。于一实施例中，校正用图案220为多个格子所构成，例如其格子的大小，在水平方向为Ah，而垂直方向为Av。检测第二图像的第二部分求得其格子的大小或倍率，例如其格子的大小在水平方向为B_{(Off xis,h)}而垂直方向为B_{(Off axis,v)}；其倍率在水平方向为B_{(Off axis,h)}/Ah而垂直方向为B_{(Off axis,v)}/Av。而中心视场及其他视场间倍率的变化量为B_{(On axis,h)}/B_{(Off axis,h)}；以及B_{(On axis,v)}/B_{(Off axis,v)}。

步骤S06：利用该第二图像的第一部分求得该预定角度的频率，并利用该频率及中心视场及其他视场间倍率的变化量，来求得修正后频率，并依据该修正后频率来求得修正MTF值，其中可以同时分别地求得水平方向及垂直方向的MTF值。举例而言，如图6所示，依据该第二图像求得该预定角度的视场的SFR曲线L。并且，求得该预定角度的频率为90lp/mm，在未进行修正的情况下，会依频率90lp/mm求得MTF值V90。然而该值会有光学变形所产生的误差。在测得中心视场及其他视场间倍率的变化量为例如B_{(On axis)}/B_{(Off axis)}＝10/9的情况下，将频率调整为修正后频率100lp/mm(亦即90lp/mm*10/9)，再依据该修正后频率100lp/mm来求得修正MTF值V100。因此，能够修正光学变形，所造成的误差。

应注意的是，在未进行修正的情况下，若直接求得该预定角度的视场的MTF值时，会造成MTF量测误差的问题。然而，依据本发明，由于预先求得中心视场及其他视场间倍率的变化量，因此能够再以该变化量，校正因光学变形所产生的误差，而求得修正后MTF值。依据此设计，能够利用中心视场及其他视场间倍率的变化量，修正该预定角度的视场的MTF值，因此能够修正MTF在水平方向或垂直方向上的量测误差，而避免MTF量测误差的问题。

此外，于前述步骤S02的一实施例中，虽然是将镜头117的中心视场设为测试的标准点，但是本发明不限定于正中心位置。于其他实施例中，可以依镜头117的规格，找出不会发生光学变形的区域，并以这些不会发生光学变形的区域的视场，作为中心视场。

此外，依据本发明，能够适用于各种测量光学变形的光学系统，不论是正投影或逆投影量测方式皆可使用。依据本发明，在求得调制转换函数(MTF)的各步骤中，例如在求得空间频率的线对(LP/MM)、点分散函数(point spread function)、线分散函数 (line spread function)、边缘分散函数(edge spread function)等的步骤中，所使用的测试图样200的中心图样201及边缘图样202包含了可以确认变形状况的可辨识图形。该可辨识图形包含多个如线、点、圆、方形或是网格的有规律且具一定大小比例的可测试图样，这些可测试图样设置在中心图样201及边缘图样202的边缘作为校正用图案。

综上所述，依据本发明一实施例，由于于测试图样200的边缘图样202中包含有一校正用图案220，其为可辨识图形，因此能够通过校正用图案220求得中心视场及其他视场间倍率的变化量，并能够再依该变化量来修正频率以及求得修正MTF值。